关键词： 沥青质   碳纤维   活性炭   石墨烯   碳纳米管   废物利用   衍生新型碳材料   研究进展  

摘要： 沥青质是原油中最重的组分,是一种年产量约百万吨的低成本炼油副产品。沥青质具有高分子量、高含碳量、高芳香度的特点,同时非常易于交联和聚合,是生产新型碳材料如碳纤维、活性炭、石墨烯和碳纳米管的潜在材料。然而,沥青质目前几乎没有真正的市场应用价值,除了部分被用作铺路材料外,通常作为炼油副产品被当作废物处理掉,不仅造成了巨大的资源浪费,而且对环境造成了严重的损害。在循环经济和碳中和的背景下,如何创新沥青质材料的应用,变废为宝,成为急需解决的问题。综述了沥青质基新型碳材料的研究现状,讨论了沥青质作为生产新型碳材料原料存在的优势和困难。最后,对沥青质基新型碳材料大规模生产的未来研究方向进行了展望,为沥青质高价值的利用提供了解决方案,有助于推动其工业化大规模应用。

关键词： 石墨烯   二氧化碳还原   电催化   纳米材料   可再生能源  

摘要： 通过电化学方法来减少二氧化碳(CO_(2)),同时生产燃料和高附加值化学品,是一种克服全球变暖问题的有效策略,对于缓解能源和环境的双重压力具有重要的现实意义。由于CO_(2)稳定的分子结构,设计高选择性、高能效和低成本的电催化剂是关键。石墨烯及其衍生物因其独特且优异的物理、力学和电学性能,相对较低的成本,使其在CO_(2)电还原方面具有竞争力。此外,石墨烯基材料的表面可以通过使用不同的方法进行改性,包括掺杂、缺陷工程、构建复合结构和包覆形状。首先,本文综述了电化学CO_(2)还原的基本概念、评价标准,以及催化原理和过程。其次,简要介绍了石墨烯基催化剂的制备方法,并按照催化位点的类别,总结了石墨烯基催化剂近年来的研究进展。最后,对CO_(2)电还原技术未来发展方向进行了探讨与展望。

关键词： 锂枝晶   银纳米颗粒   石墨烯   电化学动力学性能  

摘要： 锂金属负极在循环过程中会产生锂枝晶生长问题,导致电池循环寿命和库仑效率降低,甚至引起安全问题。锂枝晶生长的主要原因是锂金属负极中锂离子的电化学行为不受控引起的。为了解决这个问题,设计了一种由银(Ag)纳米颗粒、石墨烯和聚偏氟乙烯(PVDF)构成的锂金属负极集流体(GP@Ag)。利用银良好的亲锂特性及石墨烯对电子和锂离子的良好导电性,大大提高锂金属负极的电化学动力学性能。将所设计的集流体用于锂金属电池负极并进行电池性能测试,在1.0 C下循环350次,电池容量保持率可提高到93%,证明GP@Ag能有效抑制锂枝晶的生长,从而大大提高锂电池的循环寿命。

关键词： 石墨烯气凝胶   自组装   微波吸收性能   阻抗匹配  

摘要： 三维“泡沫型”结构石墨烯气凝胶具有高比表面积及独特的多孔结构特性,使其成为了最具发展潜力的轻质宽频微波吸收材料。采用化学还原自组装法构筑含有金属乙酰丙酮络合物的石墨烯水凝胶,经冷冻干燥、原位热解过程成功制备Co磁性纳米粒子修饰的超疏水石墨烯气凝胶(Co@SMGA),通过粉末X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等手段测试表征复合材料的结构和物相组成,基于同轴法测试其电磁参数并利用Matlab模拟反射损耗。实验结果表明:煅烧温度对磁功能化石墨烯气凝胶复合材料的微波吸收性能有重要影响,煅烧温度450℃、超低填充量4 wt%的复合材料具有最优异的吸波性能,其最小反射损耗(RLmin)为-45.3 dB,匹配厚度为2.5 mm时,有效吸收带宽(EAB)达到6.5 GHz。

关键词： 氧化石墨烯   四环素类抗生素   水化学条件   吸附  

摘要： 本文通过吸附动力学和吸附等温线探究了氧化石墨烯(GO)纳米颗粒对3种典型的四环素类抗生素(即四环素(TC)、土霉素(OTC)和金霉素(CTC))吸附特征.结果表明,伪二级动力学模型可以很好的拟合吸附动力学的结果,吸附速率可能受化学吸附控制.吸附等温线的结果显示GO对3种抗生素均有较高的吸附能力,且吸附能力依次为:CTC>OTC>TC.这主要是由于四环素类抗生素可以通过π-π作用、阳离子-π键、疏水作用以及静电作用等机制与GO产生结合.此外,四环素类抗生素在GO上的吸附行为与背景溶液的水化学条件(如pH、离子强度和二价金属离子)密切相关.总体来讲,由于静电斥力的增强,抗生素在GO上的吸附量随着背景溶液pH值的升高或离子强度(NaCl)的增加而降低,这主要是由于静电引力和吸附点位的减少所致;二价阳离子(Cu^(2+))可以通过表面桥连作用,显著促进抗生素在GO上的吸附.本研究结果清楚地表明抗生素本身的化学性质和背景溶液的水化学条件在GO去除抗生素的过程起着重要作用.

关键词： 吸收器   太赫兹   石墨烯   偏振选择   双带  

摘要： 提出并研究了一种偏振选择可调谐双带太赫兹吸收器。吸收器由顶层方形劈裂石墨烯环、中间SiO_(2)介质层以及底层金反射层组成。基于时域有限差分法的仿真结果显示,该吸收器在不同偏振光入射下均可以实现双带高效率吸收。x偏振光时在7.86和12.63 THz处的吸收率分别为97.9%和91.2%;y偏振光时在6.30和10.52 THz处的吸收率分别为94.1%和93.2%。通过改变石墨烯费米能级,可以对两个偏振的双带吸收峰波长进行调谐。此外,研究了介质层厚度和石墨烯劈裂环的物理参数对共振吸收峰的影响。因为在两个偏振状态下都能产生双带高吸收,所以此吸收器在太赫兹偏振成像、太赫兹传感、选择性光谱检测和偏振复用等领域有重要的潜在应用价值。

关键词： 氧化石墨烯   改性   橡胶   分散   复合材料  

摘要： 在石油开采行业中,橡胶用量遥遥领先于其他产品,但纯橡胶材料的力学、摩擦学性能不足以满足当前的实际需求。因此,需对橡胶进行补强处理,来提高其使用性能。氧化石墨烯(GO)因具有较高比表面积、且官能团丰富等特点,常作为补强填料掺入橡胶基体中。由于GO之间的强范德华力和π-π键堆积,使其极易在橡胶基体中出现“团聚”现象。因此需对GO进行改性处理提高其分散性。系统地综述了GO、改性GO对橡胶复合材料力学、摩擦学等性能的影响,并概述了其在橡胶基体中的补强机理。最后,对该研究领域存在的一些基本问题提供了解决思路,并对GO/橡胶复合材料的发展进行展望。

关键词： 纳米石墨烯   高温性能   低温性能   抗疲劳性能   抗老化性能   改性机理  

摘要： 为研究纳米石墨烯对沥青路用性能及改性机理的影响,通过压力老化试验(PAV)、旋转薄膜试验(RTFOT)、动态剪切流变试验(DSR)及扫描电镜测试仪等手段对纳米石墨烯改性沥青的高温性能、低温性能、抗疲劳性能、抗老化性能及黏弹特性进行深入研究。其次,对纳米石墨烯改性沥青的化学组成及结构进行表征与分析,从微观角度对纳米石墨烯的改性机理进行分析。研究表明:随着纳米石墨烯的加入,纳米石墨烯能够与热沥青发生较强的亲和物理作用,能够改善改性沥青与SBS的相容性,有效地对热沥青分子链段产生插层和缠绕,提升改性沥青高温性能、低温性能及抗老化性能。

关键词： 陶瓷摩擦副   聚多巴胺   摩擦性能   纳米复合材料   分散稳定性   分子动力学模拟  

摘要： 摘 要:目的 提高润滑油在陶瓷摩擦副中的润滑性能。方法 通过一步法制备了银/聚多巴胺改性氧化石墨烯(Ag/PGO)纳米复合粒子，将其作为润滑油添加剂，通过摩擦试验研究了含Ag/PGO润滑油的润滑性能。通过重力沉降法测试了Ag/PGO在润滑油中的分散稳定性。结合磨痕微观形貌和分子动力学模拟的方法，揭示了含Ag/PGO润滑油的润滑机理。结果聚多巴胺改性氧化石墨烯(PGO)在润滑油中可以稳定分散25天，Ag/PGO在润滑油中可以稳定分散10天。含Ag/PGO润滑油在Si3N4/Si3N4和Si3N4/GCr15两种摩擦副均表现出良好的润滑性能，含Ag/PGO润滑油在Si3N4/Si3N4摩擦副最佳质量分数为0.05wt%，和基础油相比，摩擦系数和磨痕宽度分别降低了16.8%和17.6%。在Si3N4/GCr15摩擦副最佳质量分数为0.2wt%，摩擦系数和磨痕宽度分别降低了53.6%和22.7%。含添加剂润滑油润滑磨痕的表面质量得到提升。结论 聚多巴胺经改性可以有效提高氧化石墨烯在润滑油中的分散性能。和Si3N4壁面相比，含Ag/PGO润滑油易于吸附在GCr15壁面。在剪切过程中，Ag/PGO与润滑油分子的相互作用，减少了润滑油分子与摩擦壁面的相互作用能，减少了摩擦阻力。因此含Ag/PGO润滑油在Si3N4/GCr15摩擦副表现出更好的润滑性能。

关键词： 石墨烯   酚醛树脂   复合纤维   力学性能   电化学性能  

摘要： 石墨烯纤维是新一代柔性器件的潜力电极材料,制备同时具有良好力学性能和电化学性能的石墨烯基复合纤维是研究的重点。以改良的Hummers法制备的氧化石墨烯为基体,酚醛树脂为增强体,冰乙酸为凝固浴,通过非液晶湿法纺丝的方法制备了石墨烯/酚醛复合纤维,并对得到的石墨烯/酚醛复合纤维的表面形貌、力学性能和电化学性能进行了研究。结果表明,酚醛树脂通过氢键与石墨烯片层相结合,从而减少石墨烯片层间的堆叠,使复合纤维的表面褶皱丰富且均匀。通过调控酚醛树脂的含量,可以得到具有不同表面褶皱程度的复合纤维。随着酚醛树脂用量的增加,纺丝液浓度增大,挤出胀大现象明显,复合纤维片层间隙增大,表面沟壑加深,缺陷增加。石墨烯/酚醛复合纤维的拉伸强度随着酚醛树脂用量的增加呈现先增大后减小的趋势,酚醛树脂用量为10%时纤维的拉伸强度和拉伸弹性模量分别为65.53 MPa和672.91 MPa。得益于表面丰富均匀的褶皱,在电流密度为0.2 A/cm^(3)时,氧化石墨烯∶酚醛为100∶10时体积比电容为583.4 F/cm^(3),远高于纯石墨烯纤维。